冷卻元件的製作方法

2023-05-13 00:45:26

專利名稱：冷卻元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1前序部分所述的冷卻元件。
這一任務通過始終不將冷卻元件用作導電體來解決。因此冷卻元件可以優化設計以獲得特別好的冷卻能力。冷卻元件用一種金屬或金屬合金製造。其具有至少一個散熱片或其它增大冷卻元件表面的凸起結構。冷卻元件藉助固定機構與電氣設備的金屬外殼連接或者靠形狀連接地與電氣設備的金屬外殼可拆卸連接。冷卻元件設有一個導熱的但電絕緣的塗層，並具有與外殼相等的電勢。
良好導熱的塗層主要由一種氮化硼粉末或氮化鋁粉末或者這兩種粉末的混合物構成。如果冷卻元件用一種鋁合金製造，則最好用一種陽極氧化層作為塗層。在這種冷卻元件中，經過外殼的電流路徑與散熱路徑是完全分開的，儘管在外殼與冷卻元件之間存在緊密接觸。
完全可以想到也可以採用有機材料作電絕緣和良好導熱的塗層，例如可以通過噴射或浸染以漆的形式塗覆。
如果電氣設備被強行冷卻，例如藉助吹風，則冷卻元件被設計成有利於氣流流動，並使儘可能大的表面被冷卻劑氣流掃掠，從而保證儘可能有效的散熱。
下面藉助附圖
和實施方式描述詳述本發明。
附圖中相同的元件用相同的附圖標記表示。所有對理解本發明不是必需的元件在這裡都未示出並不作描述。
冷卻元件1具有一個基板，該基板上成形至少一個散熱片4。基板3具有孔5，6，7和8，用於冷卻元件1與被冷卻設備之間的未示出的螺栓連接。孔8具有一個圍繞該孔8的定位面9。在該定位面9上將塗層2完全去除，使其金屬裸露。當冷卻元件1用鑄鋁製成時，最好是將該定位面9塗脂以避免氧化。這些孔5，6，7和8中始終只有一個設有這樣的金屬裸露的定位面9。在基板3面對設備的一側上是一個平坦的基面10。該基面10同樣完全被塗層2覆蓋。
圖2示出了帶有一個成形安裝面12的設備的金屬導電外殼的局部截面。該安裝面12是金屬裸露的。冷卻元件1與該安裝面12螺栓連接。兩條虛線13和14表示冷卻元件1的這種螺栓連接。安裝面12的表面與冷卻元件1的基面10的表面形狀匹配。最好是選擇成平坦的表面形狀，但也完全可以是例如圓柱面或其它球形表面形狀。此外，例如可以將冷卻元件1推入到一個在設備表面中成形的槽中，該槽靠形狀連接將冷卻元件1固定住。另外，在這種情況下，槽側面和冷卻元件1之間的接觸藉助彈簧力加強，其結果是改善了熱傳遞。
通常，設備的外殼11有多個安裝面12，但只有為當前設置的電流負荷所需數量的冷卻元件1安裝在這些安裝面12上。因此設備可以最佳地與其熱負荷匹配。如果在一個設備中還有空閒的安裝面12，則事後可以用很少的安裝費用用於更高的電流負荷。特別有利的是，空閒的安裝面12使得事後可以根據操作需要改善散熱。以此方式可以改進系統的操作安全性。也可以這樣來提高設備的電流負荷能力，即用具有例如更大冷卻表面或者更多散熱片因而具有更大冷卻效果的新冷卻元件1來替換原來裝入的冷卻元件1。
為了闡明工作原理，進一步觀察附圖。外殼11在這裡例如用一種鑄鋁製造並通常被陽極氧化。但在陽極氧化時安裝面12被覆蓋，從而保持金屬裸露，可能存在的氧化皮在安裝冷卻元件1之前被去除。在螺栓連接時，當然也可以考慮用其它的固定方式，冷卻元件1的整個基面10以較大的力壓到該安裝面12上，從而使這兩個面10和12之間產生緊密接觸，從而可以使熱量從外殼11良好地傳遞到冷卻元件1。基面10被塗層以電絕緣，從而儘管存在緊密接觸但不會有電流從外殼11流到冷卻元件1。
但冷卻元件1用金屬製成，金屬在無電勢固定情況下會攜帶一些電荷。為了避免這一點，冷卻元件1藉助由孔8導向的、頭部靠在金屬裸露的定位面9上的金屬螺栓與外殼11的電勢相連。由於螺栓位置中始終只有一個具有這種定位面9，因此保證了不會有電流經金屬螺栓流向冷卻元件1。在冷卻元件1的這種實施方式下，經外殼11的電流路徑和散熱的路徑完全分開，儘管在外殼11和冷卻元件1之間存在緊密接觸。原則上也可以省去為連接電勢而設計的螺栓位置，而通過點焊來代替。以此方式同樣可以保證電勢連接。
權利要求
1.用金屬或金屬合金製成的冷卻元件(1)，帶有至少一個散熱片(4)，該冷卻元件與一個待冷卻設備的一個金屬外殼(11)相連接，其特徵在於，-冷卻元件(1)設有一個導熱但電絕緣的塗層(2)，-冷卻元件(1)與外殼(11)具有相同的電勢，-經外殼(11)的電流路徑和散熱的路徑完全分開，儘管在外殼(11)和冷卻元件(1)之間存在緊密連接。
2.根據權利要求1所述的冷卻元件，其特徵在於，-塗層(2)主要由一種氮化硼粉末或氮化鋁粉末或這兩種粉末的混合物製成。
3.根據權利要求1所述的冷卻元件，其特徵在於，-冷卻元件(1)用一種鋁合金製造，並設有一個陽極氧化層作為塗層(2)。
4.根據權利要求3所述的冷卻元件，其特徵在於，-陽極氧化層的層厚在10到50微米範圍內，最好在15到20微米範圍內。
5.根據權利要求1至4之一所述的冷卻元件，其特徵在於，-冷卻元件(1)藉助固定機構與外殼(11)可拆卸地連接。
6.根據權利要求1至5之一所述的冷卻元件，其特徵在於，-設備的金屬外殼(11)具有至少一個與冷卻元件(1)的被塗層的基面(10)相匹配的安裝面(12)，-安裝面(12)金屬裸露，-冷卻元件(1)的整個基面(10)壓到所述安裝面(12)上，使相互之間產生緊密接觸。
7.根據權利要求1所述的冷卻元件，其特徵在於，-始終只設置一個固定機構用於冷卻元件(1)的電勢連接。
全文摘要
一種用金屬或金屬合金製成的冷卻元件(1)，帶有至少一個散熱片(4)，該冷卻元件與一個待冷卻設備的一個金屬外殼(11)相連接。提出一種改善了冷卻能力的冷卻元件。根據本發明的冷卻元件(1)藉助固定機構與外殼(11)可拆卸地連接。冷卻元件(1)設有一個導熱但電絕緣的塗層(2)，並與外殼(11)具有相同的電勢，從而不導電。
文檔編號H02K5/18GK1458816SQ03123818
公開日2003年11月26日 申請日期2003年5月16日 優先權日2002年5月16日
發明者M·凱勒, M·普萊尼斯, J·基菲爾, T·舍尼曼, M·多明格茨, 卡爾沃 申請人:Abb瑞士有限公司